DE102004044389A1

DE102004044389A1 - calender

Info

Publication number: DE102004044389A1
Application number: DE102004044389A
Authority: DE
Inventors: Jörg Rheims; Lothar Zimmermann; Eugen Schnyder
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-03-30
Also published as: DE502005003176D1; EP1634994B1; US7287974B2; EP1634994A1; ATE389060T1; US20060054032A1

Abstract

A papermaking assembly has a calander (1) with top (3) and bottom (2) drums. The bottom drum has an outer functional mantle (10) covering a centre layer (7) on a base layer (13). The base layer is an elastic matrix (14) strengthened by embedded fibres (15). The functional layer (10) is made of a matrix material (12) with a lesser fibre content than the base layer (13). The mantle (7) is a self-supporting tube. The functional layer (10) consists essentially of a non-fibrous matrix material (12). The radial inner mantle face (7) has a slip layer (16) minimising the friction between the mantle (7) and press shoe (5). The slip layer is formed in part by the base layer or is a discrete layer and is harder than the plastic base layer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kalanderanordnung zum Kalandrieren einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, mit einer Schuhwalze und einer Gegenwalze, zwischen denen ein Breitnip ausgebildet ist, durch den die Materialbahn führbar ist, wobei die Schuhwalze einen umlaufenden Mantel umfasst, der an zwei rotierbar gelagerten, stirnseitig angeordneten Abschlusselementen befestigt ist und über einen an die Außenseite der Gegenwalze angepassten Pressschuh in Richtung auf die Gegenwalze belastbar ist.The The present invention relates to a calendering arrangement for calendering a material web, in particular a paper web, with a shoe roll and a counter roll, between which a nip is formed, by the material web feasible is, wherein the shoe roll comprises a circumferential jacket, the on two rotatably mounted, frontally arranged end elements is attached and over one on the outside the mating roll adapted press shoe in the direction of the counter roll is resilient.

Mit Kalanderanordnungen der eingangs genannten Art werden Materialbahnen wie beispielsweise Papier- oder Kartonbahnen geglättet, um die gewünschte Oberflächenqualität zu erhalten. Dabei haben sich insbesondere die so genannten Breitnip-Kalander bewährt, bei denen der über den Pressschuh der Schuhwalze laufenden Mantel aus einem relativ weichen Material, beispielsweise aus Polyurethan, besteht. Die gewünschte Oberflächengüte der Materialbahn wird dabei durch Aufbringen von Druck und Hitze erreicht, indem die Gegenwalze üblicherweise als beheizbare Walze ausgebildet ist und die durch den Breitnip geführte Materialbahn über den Pressschuh in Richtung der beheizten Gegenwalze gedrückt wird.With Calender arrangements of the type mentioned are webs of material such as paper or cardboard sheets smoothed to the desired To obtain surface quality. In particular, the so-called wide-nip calenders have proven, where the over the press shoe of the shoe roll running coat from a relative soft material, such as polyurethane. The desired surface quality of the material web is achieved by applying pressure and heat by the counter roll usually is designed as a heatable roll and the through the nip guided Material web over the press shoe is pressed in the direction of the heated counter-roller.

Durch die Erhitzung werden die Fasern der Materialbahn plastifiziert, wodurch die gewünschte Oberflächenglätte und der gewünschte Glanz erzeugt werden.By heating the fibers of the web are plasticized, whereby the desired surface smoothness and the desired one Shine be generated.

Durch den Breitnip wird im Vergleich zu Kalandern ohne Breitnip eine verlängerte Verweilzeit im Nip erreicht, wobei gleichzeitig durch den wei chen Mantel der Schuhwalze eine gleichmäßige Verdichtung der Materialbahn gewährleistet ist.By The wide nip is compared to calenders without a nip extended retention time achieved in the nip, while at the same time by the white coat of the Shoe roll a uniform compaction ensured the material web is.

Problematisch an den bekannten Kalanderanordnungen ist jedoch, dass die verwendeten Mäntel hinsichtlich der zulässigen Druckspannungen auf etwa 10 MPa beschränkt sind, da andernfalls die Beschädigung bzw. Zerstörung des Mantels erfolgen kann. Des Weiteren gibt es im Zusammenwirken mit breiten Pressschuhen Probleme bei der Ausbildung eines Druckpolsters zur Kraftübertragung.Problematic on the known calender arrangements, however, that used Coats regarding the permissible Compressive stresses are limited to about 10 MPa, otherwise the damage or destruction of the jacket can be done. Furthermore, there is cooperation Problems with the formation of a pressure cushion with wide press shoes for power transmission.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kalanderanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine Druckspannung von bis zu 30 MPa übertragen werden kann, ohne dass der Mantel dabei beschädigt oder zerstört wird.It It is therefore an object of the present invention to provide a calender assembly of the type mentioned above in such a way that a compressive stress transmitted up to 30 MPa without damaging or destroying the jacket.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von einer Kalanderanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Mantel eine radial innen liegende Basisschicht und eine sich daran anschließende, radial außen liegende Funktionsschicht umfasst, wobei die Basisschicht aus einem durch eingebettete Fasern verstärkten, elastischen Matrixmaterial und die Funktionsschicht aus einem Matrixmaterial mit einem geringeren Fasergehalt als die Basisschicht besteht.These Task is based on the invention of a calender arrangement of the type mentioned solved in that the jacket has a radially inner base layer and a following, radially outside lying functional layer, wherein the base layer of a through reinforced embedded fibers, elastic matrix material and the functional layer of a matrix material having a lower fiber content than the base layer.

Durch die Aufteilung des Mantels in eine Basisschicht und eine Funktionsschicht wird ein für den Einsatz in Breitnip-Kalandern optimierter Aufbau des Mantels erzielt. Die Basisschicht mit eingebetteten Fasern kann so ausgestaltet werden, dass hohe Druckspannungen von bis zu 30 MPa im Breitnip erzeugt werden können, ohne dass es zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Mantels kommt. Gleichzeitig kann die Funktionsschicht mit geringerem Fasergehalt so weich ausgebildet wer den, dass die für die Kalandrierung erforderlichen Parameter eingehalten werden können, so dass insbesondere die erforderliche Anpassung des Mantels an den Pressschuh gewährleistet und zum anderen eine unerwünschte Ungleichmäßigkeit in der Verdichtung der Materialbahn verhindert wird.By the division of the shell into a base layer and a functional layer will be a for the use in flat nip calenders optimized construction of the jacket achieved. The base layer with embedded fibers can be designed in this way be that high compressive stresses of up to 30 MPa in the nip can be generated without causing damage or destruction the coat comes. At the same time, the functional layer with less Fiber content so soft trained who the that for the calendering required parameters can be met, so that in particular the required adaptation of the jacket to the press shoe ensured and second, an undesirable one unevenness is prevented in the compression of the material web.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Mantel als im Wesentlichen selbst tragendes Rohr ausgebildet. Dies kann insbesondere durch einen entsprechend hohen Faseranteil in der Basisschicht des Mantels erreicht werden. Gleichzeitig besteht vorteilhaft die Funktionsschicht aus einem im Wesentlichen faserfreien Material, so dass die Funktionsschicht somit eine von dem verwendeten Matrixmaterial dominierte Schicht bildet. Im Gegensatz zu den Mänteln bekannter Kalander wird der erfindungsgemäße Mantel somit vorteilhaft nicht durch ein relativ "schlaffes" Band gebildet, das erst durch die bei der Rotation auftretenden Zentrifugalkräfte in eine zylindrische Form gebracht wird, sondern der erfindungsgemäße Mantel bildet vorteilhaft auch im Ruhezustand einen röhrenförmigen Körper, der zur Aufnahme wesentlich höherer Druckspannungen im Breitnip ausgebildet ist.To an advantageous embodiment of the Invention is the jacket as a substantially self-supporting tube educated. This can be done in particular by a correspondingly high Fiber content can be achieved in the base layer of the shell. simultaneously Advantageously, the functional layer consists of a substantially fiber-free material, so that the functional layer thus one of forms the layer dominated by the matrix material used. In contrast to the coats known calender is therefore not advantageous coat of the invention formed by a relatively "slack" band, the first by the centrifugal forces occurring during the rotation into one cylindrical shape is brought, but the sheath of the invention advantageously forms a tubular body in the resting state, which is essential for recording higher Compressive stresses is formed in the nip.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der radialen Innenseite des Mantels eine Gleitschicht zur Verringerung der Reibung zwischen dem Mantel und dem Pressschuh vorgesehen. Die Gleitschicht kann dabei aus einem im Wesentlichen faserfreien Matrixmaterial bestehen und insbesondere härter als das Matrixmaterial der Basisschicht und/oder der Funktionsschicht ausgebildet sein. Dadurch wird erreicht, dass die im Betrieb auftretenden Reibungskräfte zwischen dem Pressschuh und der Innenseite des Mantels minimiert werden.To a further preferred embodiment The invention is a sliding layer on the radial inside of the shell provided for reducing the friction between the jacket and the press shoe. The overlay can be made of a substantially fiber-free Matrix material and in particular harder than the matrix material be formed of the base layer and / or the functional layer. This ensures that occurring during operation friction forces between the press shoe and the inside of the jacket are minimized.

Die Gleitschicht kann durch zumindest einen Teil der Basisschicht oder als separate Schicht ausgebildet sein.The Slip layer may be through at least a portion of the base layer or be formed as a separate layer.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass das Matrixmaterial der Gleitschicht und der Basisschicht und/oder das Matrixmaterial der Gleitschicht und der Funktionsschicht aus dem gleichen Material bestehen. Insbesondere kann das Matrixmaterial der Basisschicht und/oder der Funktionsschicht und/oder ggf. der Gleitschicht ein Kunststoff, insbesondere ein Duroplast oder ein Thermoplast, sein.Basically it also possible that the matrix material of the sliding layer and the base layer and / or the matrix material of the sliding layer and the functional layer consist of the same material. In particular, the matrix material the base layer and / or the functional layer and / or possibly the Sliding layer is a plastic, in particular a duroplastic or a Thermoplastic, be.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt die radiale Dicke der Basisschicht ca. 3 bis 30 mm, insbesondere ca. 5 bis 20 mm. Vorteilhaft kann die radiale Dicke der Funktionsschicht ca. 5 bis 20 mm, insbesondere ca. 15 mm betragen. Durch diese vorteilhaften Dicken wird eine optimale Kombination von hoher zulässiger Druckspannungsbelastung bei gleichzeitiger hoher Elastizität der Außenseite des Mantels erzielt.To a further advantageous embodiment of the invention is the radial Thickness of the base layer about 3 to 30 mm, in particular about 5 to 20 mm. Advantageously, the radial thickness of the functional layer is approx. 5 to 20 mm, in particular about 15 mm. By these advantageous Thickness becomes an optimal combination of high permissible compressive stress achieved at the same time high elasticity of the outside of the shell.

Vorteilhaft kann der Fasergehalt der Basisschicht und/oder der Funktionsschicht radial von innen nach außen abnehmen. Dabei ist bevorzugt zumindest im radial außen gelegenen Bereich der Funktionsschicht der Fasergehalt gleich Null. Durch die Abnahme des Fasergehalts radial nach außen wird insbesondere den Erfordernissen eines Breitnip-Kalanders Rechnung getragen, so dass im Breitnip eine gleichmäßige Verdichtung der Materialbahn gewährleistet ist. Insbesondere kann der durchschnittliche Fasergehalt der Basisschicht ca. 40 bis 70 Vol.-%, insbesondere ca. 50 bis 60 Vol.-%, bevorzugt ca. 55 Vol.-% betragen, während bevorzugt der durchschnittliche Fasergehalt der Funktionsschicht ca. 5 bis 20 Vol.% insbesondere ca. 8 bis 12 Vol.-% betragen kann.Advantageous may be the fiber content of the base layer and / or the functional layer radially from the inside to the outside lose weight. It is preferred at least in the radially outer Area of the functional layer of fiber content equal to zero. By the Decrease of the fiber content radially outwards is in particular the requirements a wide-nip calender taken into account, so in the nip a uniform compression ensured the material web is. In particular, the average fiber content of the base layer about 40 to 70 vol .-%, in particular about 50 to 60 vol .-%, preferably about 55 vol .-% while the average fiber content of the functional layer preferably approx. 5 to 20% by volume, in particular about 8 to 12% by volume.

Die eingebetteten Fasern können als Glas- und/oder Kohlefasern und/oder als Metallfasern und/oder als metallbeschichtete Fasern ausgebildet sein. Je nach verwendeten Fasern können die physikalischen Eigenschaften insbesondere der Basisschicht gesteuert werden. So kann beispielsweise durch die Verwendung von Kohle- oder Metallfasern die Steifigkeit der Basisschicht deutlich erhöht werden, wobei gleichzeitig deren Wärmeleitfähigkeit ebenfalls deutlich erhöht wird.The embedded fibers can as glass and / or carbon fibers and / or as metal fibers and / or be formed as metal-coated fibers. Depending on the used Fibers can controlled the physical properties, in particular the base layer become. For example, by the use of coal or Metal fibers the rigidity of the base layer are significantly increased at the same time their thermal conductivity also clearly increased becomes.

Die Fasern können in radial aufeinander folgenden, insbesondere voneinander beabstandeten Faserlagen angeordnet sein. Vorteilhaft können die Faserlagen dabei jeweils aus schräg zur Rotationsachse des Mantels gewickelten, im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Faserbündeln bestehen, wobei für unterschiedliche Faserlagen die Winkellagen der Faserbündel zur Rotationsachse des Mantels unterschiedlich sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn dabei für unterschiedliche Faserlagen die Winkellage der Faserbündel radial nach außen zunimmt. Durch die unterschiedlichen Winkellagen kann die Steifigkeit insbesondere der Basisschicht erhöht werden, wobei gleichzeitig das Wärmeausdehnungsverhalten in Längsrichtung gezielt gesteuert werden kann.The Fibers can in radially successive, in particular spaced-apart fiber layers be arranged. Can be advantageous the fiber layers in each case from obliquely to the axis of rotation of the shell wound, essentially parallel fiber bundles exist, being for different fiber layers the angular positions of the fiber bundles to Rotation axis of the shell are different. In particular it is advantageous if doing so for different fiber layers the angular position of the fiber bundles radially outward increases. Due to the different angular positions, the rigidity in particular the base layer can be increased, at the same time the thermal expansion behavior longitudinal can be controlled selectively.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht das Matrixmaterial der Basisschicht und der Funktionsschicht aus dem gleichen Material. Auch die Fasern der Basisschicht und ggf. die Fasern der Funktionsschicht können aus dem gleichen Fasermaterial bestehen. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, sowohl das Matrixmaterial als auch das Fasermaterial für die Basisschicht und die Funktionsschicht unabhängig voneinander zu wählen, um damit die jeweiligen gewünschten Parameter der entsprechenden Schichten zu optimieren.To a further advantageous embodiment of the invention the matrix material of the base layer and the functional layer the same material. Also the fibers of the base layer and possibly the fibers of the functional layer can be made of the same fiber material consist. Basically but it is also possible both the matrix material and the fiber material for the base layer and the functional layer independent choose from each other, order the respective desired To optimize parameters of the corresponding layers.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind in Umfangsrichtung entlang der Innenseite des Mantels Stützelemente mit konvexer Abstützfläche angeordnet. Diese Stützelemente können in regelmäßigen Abständen, insbesondere jeweils um ca. 90°, 180° und 270° versetzt zu dem Pressschuh angeordnet sein. Durch die Stützelemente wird eine weitere Aussteifung des elastischen Mantels erreicht, so dass die Belastung des elastischen Mantels im Betrieb verringert werden kann, was wesentlich ist, um hohe Drücke ohne unzulässige Verformung des Mantels zu übertragen. Die Stützelemente können dabei an ihrer Oberfläche mit einem reibungsmindernden Belag versehen sein.To a further advantageous embodiment of the invention in the circumferential direction along the inside of the shell supporting elements with arranged convex support surface. These support elements can at regular intervals, in particular each about 90 °, 180 ° and 270 ° offset be arranged the press shoe. By the support elements is another Stiffening of the elastic sheath is achieved, so that the load the elastic sheath can be reduced in operation, which is essential is to high pressures without invalid To transmit deformation of the shell. The support elements can while on their surface with be provided a friction-reducing coating.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der Innenseite des Mantels im Bereich der Einlauf- und/oder der Auslaufseite des Pressschuhs zumindest ein Stützelement mit konvexer Abstützfläche angeordnet. Bevorzugt sind dabei an beiden Seiten des Pressschuhs insbesondere symmetrisch angeordnete Stützelemente vorgesehen. Durch diese weiteren Stützelemente kann der Mantel der Schuhpresse vor dem Eintritt und nach dem Austritt in den Breitnip abgestützt werden, um auf diese Weise die Verformungen, welche durch das Führen durch den konkaven Pressschuh entstehen, zu reduzieren und so eine Drucksteigerung zuzulassen.To a further preferred embodiment the invention is on the inside of the shell in the region of the inlet and / or the outlet side of the press shoe at least one support element arranged with convex support surface. Preference is given to both sides of the press shoe in particular symmetrically arranged support elements intended. By this further support elements of the jacket the shoe press before entering and after exiting into the nip supported In this way, the deformations caused by passing through The concave press shoe arise to reduce and so an increase in pressure permit.

Sämtliche in dieser Anmeldung genannten Stützelemente können dabei als Druckelemente ausgebildet sein, d.h. ähnlich wie der Pressschuh zur Erzeugung eines Drucks gegen die Innenseite des Mantels der Schuhwalze ausgebildet sein.All Support elements mentioned in this application can be designed as printing elements, i. similar to the press shoe for Creating a pressure against the inside of the shell of the shoe roll be educated.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt der Breitnip in Transportrichtung der Materialbahn eine Länge von ca. 3 bis 20 cm, insbesondere von 4 bis 15 cm, bevorzugt von 4 bis 10 cm.According to a further advantageous embodiment of the invention, the wide nip has a length of about 3 in the transport direction of the material web to 20 cm, in particular from 4 to 15 cm, preferably from 4 to 10 cm.

Durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Mantel können auch über diese angegebenen Nip-Breiten Druckspannungen von bis zu 30 MPa auf den Mantel der Schuhwalze übertragen werden, ohne dass dieser dabei zerstört wird.By the shell formed according to the invention can also over These specified nip-width compressive stresses of up to 30 MPa transferred to the coat of the shoe roll without being destroyed.

Vorteilhaft besitzt der Pressschuh eine elastische Anpassfläche, über die der Mantel geführt ist. Im Gegensatz zu Pressschuhen, die bei Walzen mit metallischem Mantel eingesetzt werden, wird bei dem erfindungsgemäßen weichen Mantel eine elastische Anpressfläche des Pressschuhs benötigt, um Markierungen in der kalandrierten Materialbahn zu vermeiden. Vorteilhaft wird daher ein Pressschuh verwendet, der eine einheitliche Ausbildung mit elastischer Anpressfläche besitzt, wobei auch hier eine Verteilung der Andruckelemente des Pressschuhs sowohl über die Länge als auch über die Breite des Nips möglich ist, um eine Druckprofilierung innerhalb des Breitnips zu erzielen.Advantageous the press shoe has an elastic matching surface, over which the jacket is guided. in the Contrary to press shoes, which in rolls with metallic sheath are used, in the soft shell according to the invention an elastic pressing surface of the press shoe needed, to avoid marks in the calendered web. Advantageously, therefore, a press shoe is used which is a uniform Training has elastic contact surface, and here too a distribution of the pressure elements of the press shoe both over the Length as also over the width of the nip possible is to achieve a pressure profiling within the wide nip.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments The invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben; in diesen zeigenThe Invention will now be described with reference to an embodiment with reference closer to the drawings described; show in these

1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Kalanderanordnung und 1 a schematic cross section through an inventively designed calender arrangement and

2 einen schematischen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß ausgebildete Schuhwalze nach 1. 2 a schematic longitudinal section through the inventively designed shoe roll after 1 ,

1 zeigt eine Kalanderanordnung 1, welche eine Schuhwalze 2 sowie eine Gegenwalze 3 umfasst. Die Gegenwalze 3 kann dabei in bekannter Weise, beispielsweise als beheizbare Metallwalze ausgebildet sein. 1 shows a calender arrangement 1 which is a shoe roll 2 and a counter roll 3 includes. The counter roll 3 can be formed in a known manner, for example as a heatable metal roller.

Die Schuhwalze 3 umfasst einen ortsfesten Stützbalken 4, an dem ein Pressschuh 5 in an sich bekannter Weise so gelagert ist, dass eine konkav ausgebildete Pressfläche 6 des Pressschuhs 5 in Richtung auf die Gegenwalze 3 belastbar ist. Die konkave Pressfläche 6 ist dabei im Wesentlichen an die Außenfläche der Gegenwalze 3 angepasst.The shoe roll 3 includes a fixed support beam 4 on which a press shoe 5 is mounted in a conventional manner so that a concave pressing surface 6 of the press shoe 5 towards the counter roll 3 is resilient. The concave pressing surface 6 is essentially to the outer surface of the backing roll 3 customized.

Um den Stützbalken 4 und den Pressschuh 5 herum ist ein elastischer Mantel 7 angeordnet, der bei Abwesenheit der Gegenwalze 3 die Form eines zylindrischen Rohrs besitzt.To the support beam 4 and the press shoe 5 around is an elastic jacket 7 arranged in the absence of the counter roll 3 has the shape of a cylindrical tube.

Im Betrieb werden die Schuhwalze 2 und die Gegenwalze 3 so gegeneinander geführt, dass die Gegenwalze 3 im Bereich des Pressschuhs 5 an der Außenseite des Mantels 7 der Schuhwalze 2 zur Anlage kommt, wodurch der Mantel 7 entsprechend der Pressfläche 6 des Pressschuhs 5 eine konkave Form annimmt, wie es in 1 dargestellt ist. Auf diese Weise wird zwischen der Gegenwalze 3 und der Schuhwalze 2 ein Breitnip 8 ausgebildet, durch den eine Materialbahn 9 zum Kalandrieren geführt wird.In operation, the shoe roller 2 and the counter roll 3 guided against each other so that the counter roll 3 in the press shoe 5 on the outside of the coat 7 the shoe roll 2 comes to rest, reducing the coat 7 according to the pressing surface 6 of the press shoe 5 assumes a concave shape, as in 1 is shown. In this way, between the counter roll 3 and the shoe roll 2 a nip 8th formed by a web of material 9 is led to calendering.

Durch den Pressschuh 5 kann der im Breitnip 8 auf die Materialbahn 9 wirkende Anpressdruck gesteuert werden, so dass durch Einwirkung von Hitze über die beheizbare Gegenwalze 3 und Druck die gewünschte Oberflächeneigenschaft der Materialbahn 9 beim Durchführen durch den Breitnip 8 erzielt wird.Through the press shoe 5 can the in the nip 8th on the material web 9 acting contact pressure can be controlled, so that by the action of heat on the heated counter roll 3 and printing the desired surface property of the web 9 when passing through the nip 8th is achieved.

Der Mantel 7 besitzt eine radial außen liegende Funktionsschicht 10, die aus einem elastischen Matrixmaterial, insbesondere einer Harz/Härter-Kombination besteht. Wie in 1 angedeutet ist, sind in die Funktionsschicht 10 Füllstoffe, beispielsweise in Form von Fasern 11, eingebettet, wobei der Volumenanteil der Fasern 11 jedoch relativ gering ist, so dass die Funktionsschicht eine vom Matrixmaterial 12 dominierte Schicht darstellt. Grundsätzlich kann die Funktionsschicht 10 auch vollkommen frei von Fasern 11 sein. Aufgrund des geringen Faseranteils ist die Funktionsschicht 10 relativ weich ausgebildet, so dass im Breitnip 8 eine gleichmäßige Verdichtung der Materialbahn 9 gewährleistet ist.The coat 7 has a radially outer functional layer 10 , which consists of an elastic matrix material, in particular a resin / hardener combination. As in 1 is indicated in the functional layer 10 Fillers, for example in the form of fibers 11 embedded, the volume fraction of the fibers 11 however, is relatively low, so that the functional layer one of the matrix material 12 dominated layer represents. Basically, the functional layer 10 also completely free of fibers 11 be. Due to the low fiber content is the functional layer 10 relatively soft, so that in the nip 8th a uniform compaction of the material web 9 is guaranteed.

An die Funktionsschicht 10 schließt sich radial nach innen eine Basisschicht 13 des Mantel 7 an, die aus einem elastischen Matrixmaterial 14 mit darin eingebetteten Fasern 15 besteht. Der Anteil an Fasern 15 ist dabei wesentlich größer als bei der Funktionsschicht 10, so dass die Basisschicht 13 eine sehr hohe Steifigkeit im Vergleich zur Funktionsschicht 10 besitzt. Durch diese hohe Steifigkeit ist gewährleistet, dass der Mantel 7 mit sehr hohen Druckspannungen im Breitnip 8 belastet werden kann, ohne dass es zu einer Zerstörung des Mantels 7 kommt. Dadurch ist die Ausbildung eines ausreichenden Druckpolsters zur Kraftübertragung auf die Materialbahn im Breitnip 8 gewährleistet.To the functional layer 10 closes radially inwards a base layer 13 of the coat 7 made of an elastic matrix material 14 with fibers embedded therein 15 consists. The proportion of fibers 15 is much larger than the functional layer 10 so that the base layer 13 a very high stiffness compared to the functional layer 10 has. This high rigidity ensures that the jacket 7 with very high compressive stresses in the nip 8th can be loaded without causing destruction of the mantle 7 comes. As a result, the formation of a sufficient pressure pad for transmitting power to the web in the nip 8th guaranteed.

An die Basisschicht 13 schließt sich radial nach innen eine Gleitschicht 16 an, deren Fasergehalt wiederum deutlich geringer ist als der Fasergehalt der Basisschicht 13 und insbesondere ebenfalls gleich Null sein kann. Die Gleitschicht 16 besitzt an ihrer Innenseite einen sehr geringen Reibungswert, was beispielsweise durch ein relativ hartes Matrixmaterial 17 der Gleitschicht 16 erreicht werden kann. Durch die Gleitschicht 16 wird die Reibung im Betrieb zwischen dem Mantel 7 und dem Pressschuh 5 reduziert, wobei gleichzeitig zwischen der Gleitschicht 16 und der Press fläche 6 des Pressschuhs 5 ein Schmiermittel in Form eines Ölfilms eingebracht werden kann.To the base layer 13 closes radially inward a sliding layer 16 whose fiber content is again significantly lower than the fiber content of the base layer 13 and in particular may also be zero. The sliding layer 16 has on its inside a very low coefficient of friction, which, for example, by a relatively hard matrix material 17 the sliding layer 16 can be achieved. Through the sliding layer 16 the friction is in operation between the jacket 7 and the press shoe 5 reduced, while at the same time between the sliding layer 16 and the press surface 6 of the press shoe 5 one Lubricant can be introduced in the form of an oil film.

In jeweils 90°-Abständen sind ausgehend vom Pressschuh 5 zusätzliche Stützelemente 18 vorgesehen, welche jeweils eine konvexe Stützfläche 19 besitzen, die an der Innenseite des Mantels 7 zur Anlage kommt und an die Form der Innenfläche des Mantels 7 angepasst ist.In each 90 ° intervals are starting from the press shoe 5 additional support elements 18 provided, each having a convex support surface 19 own that on the inside of the coat 7 comes to rest and to the shape of the inner surface of the mantle 7 is adjusted.

Die Stützelemente 18 sind dabei ähnlich dem Pressschuh 5 radial nach außen belastbar, so dass der Mantel 7 durch die Stützelemente 18 zusätzlich in seiner zylindrischen Form abgestützt wird.The support elements 18 are similar to the press shoe 5 radially resilient to the outside, so that the jacket 7 through the support elements 18 additionally supported in its cylindrical shape.

Zu beiden Seiten des Pressschuhs 5 sind weitere Stützelemente 20 vorgesehen, die unmittelbar im Bereich der Einlass- sowie der Auslassseite des Pressschuhs 5 an der Innenseite des Mantels 7 zur Anlage kommen und damit eine übermäßige Verformung des Mantels 7 in diesen Bereichen verhindern. So besitzen auch die Stützelemente 19 Stützflächen 20, die im Wesentlichen konvex an die Innenseite des Mantels 7 angepasst sind.On both sides of the press shoe 5 are other support elements 20 provided directly in the region of the inlet and the outlet side of the press shoe 5 on the inside of the coat 7 come to rest and thus excessive deformation of the shell 7 prevent in these areas. So have the support elements 19 support surfaces 20 that is essentially convex to the inside of the mantle 7 are adjusted.

Aus dem Längsschnitt nach 2 ist zu erkennen, dass sich der mehrschichtige Aufbau des Mantels 7 mit Funktionsschicht 10, Basisschicht 13 und Gleitschicht 16 auch über die Länge des Mantels 7 erstreckt. Der Mantel 7 ist mit seinen stirnseitigen Enden jeweils an zwei stirnseitig angeordneten als Scheiben ausgebildeten Abschlusselementen 22 befestigt, beispielsweise verklemmt oder verschraubt, die rotierbar gegenüber dem Stützbalken 4 gelagert sind. Durch den verstärkten und insbesondere im Wesentlichen selbsttragenden Aufbau des Mantels 7 wird ein Durchhängen zwischen den beiden Abschlusselementen 22 verhindert, so dass die Beanspruchung des Mantels 7 im Betrieb deutlich verringert werden kann.From the longitudinal section to 2 It can be seen that the multilayer structure of the shell 7 with functional layer 10 , Base layer 13 and sliding layer 16 also over the length of the coat 7 extends. The coat 7 is with its front ends in each case on two frontally arranged as disks formed end elements 22 attached, for example, clamped or screwed, the rotatable relative to the support beam 4 are stored. Due to the reinforced and in particular substantially self-supporting construction of the shell 7 is a sagging between the two end elements 22 prevented, so that the stress of the shell 7 can be significantly reduced during operation.

Weiterhin ist aus 2 zu erkennen, dass durch den Pressschuh 5 der Mantel 7 radial nach außen gedrückt wird. Dadurch wird verhindert, dass die axial außerhalb des Bereichs des Pressschuhs 5 liegenden Abschnitte des Mantels 7 an die heiße Gegenwalze 3 gepresst werden, wodurch der Mantel 7 zerstört werden könnte. Im Bereich des Pressschuhs 5 wird durch die zwischen dem Mantel 7 und der beheizten Gegenwalze 3 vorhandene Materialbahn 9 eine ausreichende Isolierung erzeugt.Furthermore, it is off 2 to recognize that through the press shoe 5 the coat 7 is pressed radially outward. This will prevent the axially outside the area of the press shoe 5 lying sections of the jacket 7 to the hot counter-roller 3 pressed, causing the coat 7 could be destroyed. In the area of the press shoe 5 is through the between the coat 7 and the heated counter roll 3 existing material web 9 produces sufficient insulation.

Durch das Stützelement 18 wird im Gegensatz zu dem Pressschuh 5 der Mantel 7 lediglich abgestützt, jedoch nicht wesentlich radial nach außen gedrückt, so dass die Beanspruchung des Mantels 7 durch das Stützelement 18 sowie analog durch die weiteren Stützelemente 18, die in 2 nicht zu sehen sind, gering gehalten wird.Through the support element 18 is in contrast to the press shoe 5 the coat 7 merely supported, but not substantially radially outwardly pressed, so that the stress of the shell 7 through the support element 18 and analogously by the other support elements 18 , in the 2 are not visible, is kept low.

Durch den erfindungsgemäßen mehrschichtigen Aufbau des Mantels 7 ist es möglich, die bei der Satinage von Materialbahnen 9, insbesondere von graphischen Papieren notwendige Druckspannung aufzubauen, ohne dass der Mantel bei diesen hohen Druckspannungen zerstört wird. Zusätzlich können viele Standardelemente, welche bereits bei den so genannten Biegeausgleichswalzen eingesetzt werden, verwendet werden, so dass eine wirtschaftliche Herstellung einer entsprechenden erfindungsgemäßen Walze möglich ist.By the inventive multilayer structure of the shell 7 It is possible that in the calendering of material webs 9 to build up in particular of graphic papers necessary compressive stress, without the jacket is destroyed at these high compressive stresses. In addition, many standard elements, which are already used in the so-called bending compensation rolls, can be used, so that an economic production of a corresponding roll according to the invention is possible.

11: Kalanderanordnungcalender
22: Schuhwalzeshoe roll
33: Gegenwalzebacking roll
44: Stützbalkenshore
55: Pressschuhpress shoe
66: PressflächePress area
77: Mantelcoat
88th: Breitnipnip
99: Materialbahnweb
1010: Funktionsschichtfunctional layer
1111: Fasernfibers
1212: Matrixmaterialmatrix material
1313: Basisschichtbase layer
1414: Matrixmaterialmatrix material
1515: Fasernfibers
1616: GleitschichtOverlay
1717: Matrixmaterialmatrix material
1818: Stützelementsupport element
1919: Stützflächesupport surface
2020: Stützelementsupport element
2121: Stützflächesupport surface
2222: Abschlusselementetermination elements

Claims

Calender arrangement for calendering a material web ( 9 ), in particular a paper web, with a shoe roll ( 2 ) and a counter-roller ( 3 ), between which a wide nip ( 8th ) is formed, through which the material web ( 9 ) is feasible, wherein the shoe roll ( 2 ) a circumferential jacket ( 7 ), which on two rotatably mounted, frontally arranged end elements ( 22 ) and via a to the outside of the counter-roller ( 3 ) adapted press shoe ( 5 ) in the direction of the counter-roller ( 3 ), characterized in that the jacket ( 7 ) a radially inner base layer ( 13 ) and an adjoining, radially outer functional layer ( 10 ), wherein the base layer ( 13 ) from an embedded fiber ( 15 ) reinforced, elastic matrix material ( 14 ) and the functional layer ( 10 ) from a matrix material ( 12 ) with a lower fiber content than the base layer ( 13 ) consists.

Calender arrangement according to claim 1, since characterized in that the jacket ( 7 ) is designed as a substantially self-supporting tube.

Calender arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the functional layer ( 10 ) of a substantially fiber-free matrix material ( 12 ) consists.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that on the radial inner side of the jacket ( 7 ) a sliding layer ( 16 ) for reducing the friction between the jacket ( 7 ) and the press shoe ( 5 ) is provided.

Calender arrangement according to claim 4, characterized in that the sliding layer ( 16 ) of a substantially fiber-free matrix material ( 17 ) consists.

Calender arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the sliding layer ( 16 ) by at least part of the base layer ( 13 ) is formed.

Calender arrangement according to one of claims 4 to 6, characterized in that the sliding layer ( 16 ) is formed as a separate layer.

Calender arrangement according to one of claims 4 to 7, characterized in that the matrix material of the sliding layer ( 16 ) and the base layer ( 13 ) and / or the matrix material of the sliding layer ( 16 ) and the functional layer ( 10 ) consists of the same material.

Calender arrangement according to one of claims 4 to 8, characterized in that the matrix material of the sliding layer ( 16 ) harder than the matrix material of the base layer ( 13 ) and / or the functional layer ( 10 ).

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the matrix material of the base layer ( 13 ) and / or the functional layer ( 10 ) and / or optionally the overlay ( 16 ) is a plastic, in particular a thermoset or a thermoplastic.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the radial thickness of the base layer ( 13 ) is about 3 to 30 mm, in particular about 5 to 20 mm.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the radial thickness of the functional layer ( 10 ) is about 5 to 20 mm, in particular about 15 mm.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber content of the base layer ( 13 ) and / or the functional layer ( 10 ) decreases radially from inside to outside.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least in the radially outer region of the functional layer ( 10 ) the fiber content is zero.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the average fiber content of the base layer ( 13 ) about 40 to 70 vol .-%, in particular about 50 to 60 vol .-%, preferably about 55 vol .-% is.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the average fiber content of the functional layer ( 10 ) is about 5 to 20% by volume, in particular about 8 to 12% by volume.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers ( 11 . 15 ) are formed as glass and / or carbon fibers and / or as metal fibers and / or as metal-coated fibers.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the embedded fibers ( 11 . 15 ) consist of a mixture of glass and carbon fibers, each of which is distributed substantially uniformly over the length of the shell, wherein the mixing ratio of glass fibers to carbon fibers between about 60/40 and about 90/10, preferably about 70/30 is.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers ( 11 . 15 ) are arranged in radially successive, in particular spaced-apart fiber layers.

Calender arrangement according to claim 19, characterized in that the fiber layers in each case obliquely to the axis of rotation of the shell ( 7 ), essentially mutually parallel fiber bundles exist and for different fiber layers, the angular positions of the fiber bundles to the axis of rotation of the shell ( 7 ) are different.

Calender arrangement according to claim 20, characterized in that that for different fiber layers the angular position of the fiber bundles radially outward increases.

Calender arrangement according to claim 21, characterized in that the angular position of the inner fiber layers between 30 ° and 40 ° be wearing.

Calender arrangement according to claim 21 or 22, characterized characterized in that the angular position (α, β) in steps of about 10 ° to 20 °, in particular increased by about 15 °.

Calender arrangement according to one of claims 19 to 23, characterized in that the fiber bundles of two immediately successive fiber layers run counter-equal, ie that the angular positions of the fiber bundles of two immediately successive fiber layers symmetrical to the cross-sectional area of the shoe roll ( 2 ) are.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the matrix material ( 12 . 14 ) of the base layer ( 13 ) and the functional layer ( 10 ) consists of the same material.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers ( 15 ) of the base layer ( 13 ) and optionally the fibers ( 11 ) the functional layer ( 10 ) consist of the same fiber material.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the circumferential direction along the inside of the shell ( 7 ) Supporting elements ( 18 ) with convex support surface ( 19 ) are arranged.

Calender arrangement according to claim 27, characterized in that the support elements ( 18 ) at regular intervals, in particular by about 90 °, 180 ° and 270 ° offset to the press shoe ( 5 ) are arranged.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that on the inside of the jacket ( 7 ) in the region of the inlet and / or outlet side of the press shoe ( 5 ) at least one support element ( 20 ) with convex support surface ( 21 ) is arranged.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the matrix material ( 12 . 14 . 17 ) of the base layer ( 13 ), the functional layer ( 10 ) and / or optionally the overlay ( 16 ) consists of a resin / hardener combination.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the extended nip ( 8th ) in the transport direction of the material web ( 9 ) has a length of about 3 to 20 cm, in particular of about 4 to 15 cm, preferably from about 4 to 10 cm.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the press shoe ( 5 ) an elastic contact surface ( 6 ), over which the mantle ( 7 ) is guided.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers ( 11 . 15 ) of the base layer ( 13 ) and / or optionally the functional layer ( 10 ) have a higher thermal conductivity than the matrix material ( 12 . 14 ) in which they are embedded.

Calender arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the base layer ( 13 ) and / or optionally in the functional layer ( 10 ) additional fillers, in particular in powder form, are arranged.

Calender arrangement according to claim 34, characterized in that the thermal conductivity of the additional fillers is greater than the thermal conductivity of the matrix material ( 12 . 14 ), in particular that the fillers consist of carbon and / or metal.